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Type: Tese
Title: Efeito de moléculas de quorum sensing exógenas e terpinen-4-ol sobre células planctônicas e biofilmes de Sporothrix spp. e desenvolvimento de plugin para análise de biofilmes fúngicos
Title in English: Effect of exogenous quorum sensing molecules and terpinen-4-ol on planktonic cells and biofilms of Sporothrix spp. and development of a plugin for the analysis of fungal biofilms
Authors: Pereira, Vandbergue Santos
Advisor: Brilhante, Raimunda Sâmia Nogueira
Keywords: Percepção de Quorum;Biofilmes;Sporothrix;Software
Issue Date: 2021
Citation: PEREIRA, V. S. Efeito de moléculas de quorum sensing exógenas e terpinen-4-ol sobre células planctônicas e biofilmes de Sporothrix spp. e desenvolvimento de plugin para análise de biofilmes fúngicos. 2021. 159 f. Tese (Doutorado em Microbiologia Médica) - Faculdade de Medicina, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2021
Abstract in Brazilian Portuguese: A esporotricose, infecção fúngica causada por fungos dimórficos pertencentes ao gênero Sporothrix, é a micose subcutânea mais prevalente no mundo. Além do limitado arsenal farmacológico para o tratamento desta doença, estudos recentes mostraram que Sporothrix spp. é capaz de formar biofilmes, estrutura classicamente associada com aumento de tolerância a antifúngicos. Dessa forma, terpinen-4-ol e moléculas de quorum sensing (MQSs) descritas anteriormente com atividade antifúngica passam a ser interessantes moléculas de estudo contra biofilmes de Sporothrix spp. Assim, este estudo objetivou avaliar os efeitos de terpinen-4-ol e das moléculas de quorum sensing farnesol, tirosol, 2-feniletanol e triptofol, sobre células planctônicas e formação, sensibilidade e morfologia de biofilmes de Sporothrix spp., além de desenvolver um software para quantificação de biofilmes fúngicos utilizando Sporothrix spp. como modelo de análise. Foram utilizadas neste estudo, 15 cepas de Sporothrix spp. nas suas formas filamentosa e leveduriforme. A atividade antifúngica em células planctônicas foi avaliada por meio de ensaio de microdiluição em caldo seguindo os protocolos M27-Ed4 e M38-Ed3 do Clinical & Laboratory Standards Institute. Ainda, avaliamos o efeito terpinie-4- ol sobre o teor de ergosterol celular e sua interação com os antifúngicos anfotericina B, itraconazol e terbinafina por meio da técnica de checkerboard. O efeito das cinco moléculas sobre a formação de biofilme e/ou biofilme maduro foi avaliado por quantificação de biomassa e atividade metabólica utilizando a técnica de coloração por cristal violeta e ensaio de redução de XTT, além de técnicas de microscopia confocal e eletrônica de varredura para análise da morfologia dos biofilmes. O desenvolvimento do plugin foi realizada em linguagem Java para análise da intensidade de fluorescência dos marcadores Syto9 e iodeto de propídio. O terpinen4-ol apresentou concentrações inibitórias mínimas (CIM) variando de 4 a 32 µg/ml, diminuindo o conteúdo de ergosterol celular em até 73%. No ensaio de interação farmacológica, o terpinen4-ol apresentou sinergismo com itraconazol e terbinafina. As MQSs mostraram CIMs na faixa de 0,01-1 µM (farnesol), 1-8 mM (2-feniletanol e tirosol) e > 16 mM (triptofol). Nos ensaios de formação de biofilme, apenas farnesol, tirosol e 2-feniletanol causaram alterações na formação de biofilme. A formação de biofilme filamentoso foi inibida por farnesol (0,016 µM) e 2-feniletanol (0,125 mM) e estimulada pelo tirosol (1 mM), enquanto a formação de biofilme da forma leveduriforme foi inibida por 2-feniletanol (0,125 mM) e tirosol (0,125 mM). Na etapa de avaliação da sensibilidade dos biofilmes maduros o terpinen-4-ol apresentou concentração inibitória mínima em biofilme (CIMB) variando de 64 a 1024 µg/ml, enquanto as MQSs apresentaram CIMB variando de 8-32 µM (farnesol), 8-32 mM (2-feniletanol) e 64-128 mM (tirosol). Os testes de performance do plugin QuantyFilm mostraram que o método analítico gera resultados comparáveis aos de ensaio de redução de XTT. Dessa forma conclui-se que terpinen-4-ol, farnesol, 2-feniletanol e tirosol possuem atividade antifúngica contra células planctônicas e sésseis de Sporothrix spp.; terpinen-4-ol reduz o teor de ergosterol em células de Sporothrix spp. e apresenta sinergismo com antifúngicos clássicos; e que as MQSs exógenas modulam a formação de biofilme das formas filamentosas e leveduras de Sporothrix spp.
Abstract: Sporotrichosis, a fungal infection caused by dimorphic fungi belonging to the genus Sporothrix, is the most prevalent subcutaneous mycosis in the world. In addition to the limited pharmacological arsenal for the treatment of this disease, recent studies have shown that Sporothrix spp. it is capable of forming biofilms, a structure classically associated with increased tolerance to antifungals. Thus, terpinen-4-ol and quorum sensing molecules (MQSs) previously described with antifungal activity become interesting study molecules against biofilms from Sporothrix spp. Thus, the objective of this study was to evaluate the effects of terpinen-4-ol and quorum sensing farnesol, tyrosol, 2-phenylethanol and tryptophan molecules, on planktonic cells and biofilm formation, sensitivity and morphology of Sporothrix spp., in addition to developing software for quantification of fungal biofilms using Sporothrix spp. as an analysis model. In this study, 15 strains of Sporothrix spp. in its filamentous and yeast forms. Antifungal activity in planktonic cells was evaluated by means of a broth microdilution assay following the protocols M27-A3 and M38-Ed3 of the Clinical & Laboratory Standards Institute. In addition, we evaluated the terpinie-4-ol effect on the cell ergosterol content and its interaction with the antifungal amphotericin B, itraconazole and terbinafine using the checkerboard technique. The effect of these molecules on the formation of biofilm and / or mature biofilm was evaluated by biomass quantification and metabolic activity using the technique of violet crystal staining and XTT reduction assay, in addition to confocal and scanning electron microscopy techniques for analysis of the biofilm morphology. The development of the plugin was performed in Java language to analyze the fluorescence intensity of the Syto9 and propidium iodide markers. Terpinen-4-ol showed minimal inhibitory concentrations (MIC) ranging from 4 to 32 µg/ml, decreasing the cell ergosterol content by up to 72%. In the pharmacological interaction assay, terpinen-4-ol showed synergism with itraconazole and terbinafine. The MQSs showed CIMs in the range of 0.01-1 µM (farnesol), 1-8 mM (2- phenylethanol and tyrosol) and > 16 mM (tryptophan). In the biofilm formation tests, only farnesol, tyrosol and 2-phenylethanol caused changes in the biofilm formation. The formation of filamentous biofilm was inhibited by farnesol (0.016 µM) and 2-phenylethanol (0.125 mM) and stimulated by tyrosol (1 mM), while the formation of biofilm in the yeast form was inhibited by 2-phenylethanol (0.125 mM) and tyrosol (0.125 mM). In the stage of evaluation of the sensitivity of mature biofilms, terpinen-4-ol presented a minimum inhibitory concentration in biofilm (CIMB) ranging from 64 to 1024 µg/ml, while the MQSs presented CIMB ranging from 8-32 µM (farnesol), 8- 32 mM (2-phenylethanol) and 64-128 mM (tyrosol). The performance tests of the QuantyFilm plugin showed that the analytical method generates results comparable to the XTT reduction test. Thus, it is concluded that terpinen-4-ol, farnesol, 2-phenylethanol and tyrosol have antifungal activity against planktonic and sessile cells of Sporothrix spp.; terpinen-4-ol reduces the ergosterol content in cells of Sporothrix spp. and presents synergism with classic antifungals; and that the exogenous MQSs modulate the biofilm formation of the filamentous forms and yeasts of Sporothrix spp.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/60109
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